在交通运输事业蓬勃发展的当下,船舶、汽车和火车的交通流量持续攀升。然而,与之相伴的是船舶撞击桥梁事件的日益增多。据资料统计,近几十年来,全球发生的船舶撞墩毁桥重大事故已超 100 余起。这类事故不仅会损害桥梁结构,降低其使用寿命、安全性及抗震能力,严重时更会酿成桥毁人亡的悲剧,造成灾难性后果。因此,开展船桥碰撞及桥墩防撞设施的研究,提升桥梁耐撞性迫在眉睫,意义重大。

在船桥碰撞研究领域,对桥墩周围水流结构的分析至关重要。桥孔布设需充分考量建桥后桥墩对河床演变的影响,确保不会对上下游河势及航道水流条件产生显著干扰。同时,深入探究船舶过桥的影响及船桥碰撞机理也不可或缺。当前,计算机仿真技术及非线性有限单元法在船撞桥研究中的应用愈发广泛,为精准模拟碰撞过程、分析结构响应提供了有力支持。
桥墩防撞设施作为降低船桥碰撞危害的关键手段,种类繁多。按照日本学者岩井・聪提出的分类方法,对其进行综合阐述,能让我们更清晰地认识各类设施的特点与应用场景。在我国,常用的防撞保护系统包括钢箱型防撞装置、橡胶护舷、人工岛等。经比较发现,钢箱型防撞装置凭借良好的使用效果脱颖而出。它一般安装在承台或桥墩周围,主要依靠钢材的塑性变形和破损吸收撞击能量。不过,其也存在对船撞力削减幅度有限、自身刚度大易对船舶造成损伤以及需要定期维护等缺点。

不同的防撞设施有着各自的适用场合。例如,人工岛防撞虽能避免船舶直接撞击桥墩,但占用航道较多,造价高昂;群桩防撞可减少船舶对桥墩的损伤,然而造价高且撞损后修复困难,船舶毁损严重;橡胶护舷防撞装置在港口和码头工程应用普遍,具有安装方便、维护费用低、可重复使用等优点,却难以抵御大尺寸船舶的正向撞击。
随着科技的不断进步,新型防撞材料与结构不断涌现。纤维增强树脂基复合材料(FRP)因具有轻质高强、可设计性好、耐腐蚀及良好吸能性等优点,受到广泛关注。采用此类材料设计的复合材料防撞设施,能有效减少碰撞对桥梁和船只的损伤,实现船 - 桥双向保护,在跨江跨海大桥中的应用越来越多。

面对日益严峻的船桥碰撞风险,加强桥梁防撞设施的研究与应用刻不容缓。我们需不断探索创新,结合先进技术手段,优化防撞设施设计,提高其防护性能与适用性,为桥梁安全运营筑牢坚实防线,保障交通运输的顺畅与人民生命财产的安全。